DE202012012965U1

DE202012012965U1 - System zum Berechnen und Berichten von Leistung und Messgrößen von Schweißmaschinen in Echtzeit

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Publication number: DE202012012965U1
Application number: DE202012012965.1U
Authority: DE
Original assignee: Lincoln Global Inc
Current assignee: Lincoln Global Inc
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2022-11-09
Also published as: US20180071850A1; CN104039493B; US9839967B2; US20130116849A1; WO2013068816A1; US10857613B2; CN104039493A

Abstract

Schweiß- oder Schneidstromversorgung (100), die Folgendes umfasst: ein Gehäuse (207); ein Leistungswandlungsmodul, das sich innerhalb des Gehäuses (207) befindet und das ein Eingangssignal mit einer ersten Spannung, einem ersten Strom und einer ersten Leistung empfängt und das Eingangssignal in ein Ausgangssignal mit einer zweiten Spannung, einem zweiten Strom und einer zweiten Leistung, die von der ersten Spannung, dem ersten Strom bzw. der ersten Leistung verschieden sind, umwandelt, und wobei das Leistungswandlungsmodul das Ausgangssignal in eine Last einspeist; ein Leistungsüberwachungsmodul (109), das sich innerhalb des Gehäuses (207) befindet und elektrisch mit dem Leistungswandlungsmodul gekoppelt ist und das ein Bezugssignal von dem Eingangssignal und ein Bezugssignal von dem Ausgangssignal während des Betriebes des Leistungswandlungsmoduls empfängt und einen Echtzeit-Wirkungsgrad des Leistungswandlungsmoduls durch Vergleichen der ersten Leistung mit der zweiten Leistung während eines Betriebes des Leistungswandlungsmoduls bestimmt; und eine Benutzerschnittstelle (113) und/oder eine Datenverbindungsvorrichtung (115), die mit dem Gehäuse (207) gekoppelt sind, um den bestimmten Echtzeit-Wirkungsgrad an einen Benutzer zu übermitteln.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Vorrichtungen und Systeme gemäß der Erfindung betreffen das Schweißen und Schneiden, und betreffen insbesondere Systeme zum Berechnen und Berichten von Leistung und Messgrößen von Schweißmaschinen in Echtzeit.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Im Zuge der Weiterentwicklung der Schweißtechnologie und Schweißanwendungen sind auch die Anforderungen an Schweiß- und Schneidstromversorgungen gestiegen. Diese gestiegenen Anforderungen erfordern Stromversorgungen, die sich durch einen höheren Wirkungsgrad, eine höhere Stromdichte und eine höhere Ausgangsleistungskapazität auszeichnen. Des Weiteren sind die Kosten für Elektrizität gestiegen, wodurch wiederum die Kosten der Verwendung von Starkstromsystemen steigen. Darum bestehen der Bedarf und der Wunsch, diese Starkstromschweiß- und -schneidsysteme effizienter zu nutzen, so dass ihre Betriebskosten optimiert werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Schweiß- oder Schneidstromversorgung mit einem Gehäuse und einem Leistungswandlungsmodul, das separate Komponenten, Untereinheiten oder Untermodule umfassen kann, die sich innerhalb des Gehäuses befinden, und das ein Eingangssignal empfängt, das eine erste Spannung, einen ersten Strom und eine erste Leistung aufweist, und das Eingangssignal in ein Ausgangssignal umwandelt, das eine zweite Spannung, einen zweiten Strom und eine zweite Leistung aufweist, die sich von der ersten Spannung, dem ersten Strom bzw. der ersten Leistung unterscheiden. Das Leistungswandlungsmodul speist das Ausgangssignal in eine Last ein. Des Weiteren ist ein Leistungsüberwachungsmodul enthalten, das sich innerhalb des Gehäuses befindet und elektrisch mit dem Leistungswandlungsmodul gekoppelt ist und das ein Bezugssignal von dem Eingangssignal und ein Bezugssignal von dem Ausgangssignal während des Betriebes des Leistungswandlungsmoduls empfängt und eine Echtzeit-Wirkungsgrad des Leistungswandlungsmoduls durch Vergleichen der ersten Leistung mit der zweiten Leistung während eines Betriebes des Leistungswandlungsmoduls ermittelt. Eine Benutzerschnittstelle und/oder eine Datenverbindungsvorrichtung sind mit dem Gehäuse gekoppelt, um der ermittelte Echtzeit-Wirkungsgrad an einen Benutzer zu übermitteln. Leistungsfaktorkorrektur und Kostenüberwachung in Echtzeit können ebenfalls bereitgestellt werden. Weitere Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung lassen sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen herleiten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben dargelegten und/oder weitere Aspekte der Erfindung werden deutlicher erkennbar, indem beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen Folgendes dargestellt ist:
1 veranschaulicht eine schaubildhafte Darstellung eines Schweißsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 veranschaulicht eine weitere schaubildhafte Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 veranschaulicht eine schaubildhafte Darstellung eines beispielhaften Schweiß- oder Schneidsystems der vorliegenden Erfindung;
4 veranschaulicht eine schaubildhafte Darstellung eines weiteren beispielhaften Systems der vorliegenden Erfindung; und
5 veranschaulicht eine schaubildhafte Darstellung eines Flussdiagramms, das mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu verwenden ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden nun beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sollen das Verstehen der Erfindung unterstützen und sind nicht dazu da, den Geltungsbereich der Erfindung in irgend einer Weise einzuschränken. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen stets gleiche Elemente.
1 zeigt eine beispielhafte Stromversorgung 100 der vorliegenden Erfindung, die in der Lage ist, zu schweißen oder zu schneiden. Die Stromversorgung 100 kann jede allgemeine Topologie oder Struktur haben, und die in 1 gezeigte Topologie soll beispielhaft und nicht einschränkend sein, da auch andere Topologien in den Geist oder Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung fallen. In der gezeigten Ausführungsform hat das System 100 eine wechselrichterartige Topologie, wobei ein Wechselstromeingangssignal in einen Eingangsgleichrichter 101 eingespeist wird, der das Wechselstromsignal gleichrichtet. Das gleichgerichtete Signal wird dann an eine geregelte Stufe 103 gesendet, bei der es sich um einen Aufwärtsschaltkreis, einen Abwärtsschaltkreis oder einen kombinierten Inversschaltkreis handeln kann, der einen Gleichstrombus B1 mit einem relativ festen Spannungspegel erzeugt. In der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt die geregelte Stufe 103 eine Leistungsfaktorkorrektur an ihrem Eingangssignal aus, um die Leistung des Systems 100 zu verbessern. Die Implementierung und Struktur von Leistungsfaktorkorrekturschaltkreisen ist allgemein bekannt und wird im vorliegenden Text nicht im Detail besprochen, da der Fachmann mit ihrer Verwendung und Implementierung vertraut ist. Stromabwärts des Gleichstrombusses B1 befindet sich eine ungeregelte Stufe 105, die einen Wechselrichter, einen Transformator und/oder einen Gleichrichter zum Umwandeln des Gleichstrombus B1-Signals in einen zweiten Gleichstrombus B2, der eine andere Gleichstrombusspannung als der erste Gleichstrombus B1 hat, umfassen kann. Der zweite Gleichstrombus B2 wird zu einem Ausgangsstromkreis 107 geleitet, der nach Bedarf ein Ausgangssignal zum Schweißen oder Schneiden ausgibt. Der Ausgangsstromkreis 107 kann von einer beliebigen Art von Schaltkreis sein, der befähigt ist, ein Schweiß- oder Schneidausgangssignal zu erzeugen, wie zum Beispiel ein Zerhacker, ein PWM usw. Das System 100 umfasst außerdem ein Leistungsüberwachungsmodul 109, eine Datenspeichervorrichtung 111, eine Benutzerschnittstelle 113 und einen Datenverbinder 115.
Weil der Betrieb solcher Schweiß- oder Schneidtopologien allgemein bekannt ist, wird auf eine detaillierte Besprechung des Betriebes des Schweiß- und Schneidsystems 100 im vorliegenden Text verzichtet.
In verschiedenen Ausführungsformen empfängt das Leistungsmodul 109 Leistungsrückmeldungs- und -vorwärtmeldungsinformationen von dem Eingangssignal, Komponenten des Systems 100, am Eingang/Ausgang einer der Komponenten des Systems 100 und/oder am Ausgang des Systems 100. Beispielhafte Verbindungen sind in 1 gezeigt. Diese Rückmeldungsinformationen werden durch das Leistungsmodul 109 verwendet, um Leistungsparameter des Systems 100 auszuwerten und die Betriebswirkungsgrade des Systems 100 zu berechnen. Dies wird weiter unten besprochen. Wie in 1 gezeigt, empfängt ein Eingangssignal-Verarbeitungsschaltkreis 102 das Eingangssignal bei Punkt A und bestimmt die Spannung, den Strom, die Frequenz und/oder die Leistung des Eingangssignals. Des Schaltkreises 102 verarbeitet dann die bestimmten Werte zu einem analogen oder einem digitalen Signal, das durch das Modul 109 empfangen werden soll. Solche Schaltkreistypen sind allgemein bekannt, und die Struktur braucht im vorliegenden Text nicht im Detail beschrieben zu werden. Jedoch sollte der Schaltkreis 102 von einem Typ sein, der einen Bereich von Eingangsspannungen, -strom, -frequenzen und -leistungen empfangen und verarbeiten kann. Das liegt daran, dass das Schweiß- oder Schneidsystem 100 befähigt ist, über eine Vielzahl unterschiedlicher Eingangssignale hinweg zu empfangen und zu funktionieren. Zum Beispiel kann das System 100 mit einem Eingangssignal arbeiten, das über einen Bereich von Eingangsspannungen (beispielsweise 100 bis 600 Volt), über einen Bereich von Eingangsfrequenzen (beispielsweise 50 bis 60 Hz), über einen Bereich von Strömen und Eingangsleistungen hinweg entweder einphasig oder dreiphasig ist (dreiphasig ist gezeigt). Gleichermaßen empfängt eine Gleichrichtungssignal-Verarbeitungseinheit 104 das Signal von Punkt B und verarbeitet es, um die gewünschten Rückmeldungs- und Vorwärtmeldungsinformationen an das Modul 109 zu übermitteln. Bei diesen Informationen kann es sich um Spannung, Strom, Leistung und/oder Frequenz handeln. Ein Ausgangssignalverarbeitungsschaltkreis 110 führt eine ähnliche Funktion mit dem Ausgangssignal bei Punkt E aus, das eine Rückmeldung von Leistung, Spannung und/oder Strom sein kann.
In anderen beispielhaften Ausführungsformen verarbeiten ähnliche Signalverarbeitungsschaltkreise 106 und 108 Signale von den jeweiligen Gleichstrombussen B1 bzw. B2 (Punkte C und D). Auch diese Verarbeitungsschaltkreise können jegliche der Spannungs-, Strom-, Frequenz- und Leistungssignale an ihren jeweiligen Orten verarbeiten und diese Informationen an das Leistungsüberwachungsmodul 109 übermitteln.
Die Benutzerschnittstelle 113 ist die Benutzerschnittstelle des Systems 100, die es einem Benutzer erlaubt, betriebliche Informationen in das System 100 einzugeben, und enthält außerdem einen Anzeigebildschirm, der betriebliche Informationen der Schweiß- oder Schneidoperation anzeigt. Die Datenspeichervorrichtung 111 ist eine beliebige Art von Datenspeichermechanismus, der in der Lage ist, Leistungs- und betriebliche Informationen des Systems 100 zu empfangen und zu speichern. Eine Datenverbindung 115 ist ebenfalls vorhanden und ist mit mindestens dem Modul 109 und/oder der Datenspeichervorrichtung 111 gekoppelt, um den Transfer von Informationen zu und von dem Modul 109 und/oder der Speichervorrichtung 111 zu erlauben. Die Datenverbindungsvorrichtung 115 kann von beliebiger bekannter Art sein, einschließlich beispielsweise einer verdrahtete oder drahtlosen Datenverbindungsvorrichtung 115. Beispiele einer Drahtlos-Datenverbindungsvorrichtung 115 sind solche, die in der Lage sind, mit anderen Vorrichtungen unter Verwendung von Mobilfunk-, Bluetooth- oder sonstigen Arten von Drahtlos-Verbindungen zu kommunizieren, wie zum Beispiel eine IEEE 602.11-kompatible Drahtloskommunikation, während zu Beispielen einer verdrahteten Datenverbindungsvorrichtung 115 Verbindungen wie zum Beispiel Ethernet, Universal Serial Bus (USB), Mini-USB oder dergleichen gehören. Des Weiteren kann die Datenkommunikationsvorrichtung 115 in jeder Art von Netzwerk arbeiten oder über jede Art von Netzwerk kommunizieren, wie zum Beispiel über ein Mobilfunk-, öffentliches Drahtlos- und/oder privates Drahtloskommunikationsnetz. Des Weiteren kann die Datenverbindungsvorrichtung 115 über ein Internet-gestütztes Kommunikationsnetz kommunizieren.
Wie in 1 gezeigt, empfängt das Leistungsüberwachungsmodul 109 ein Signal von dem Eingangswechselstromsignal bei Punkt A und/oder dem gleichgerichteten Wechselstromsignal, Punkt B, die das Leistungsmodul 109 über Spannung, Strom, Frequenz, Blind- oder Scheinleistung (kVA) und/oder Wirkleistung (Watt) des Eingangssignals informieren. Des Weiteren empfängt das Leistungsüberwachungsmodul 109 ein Signal E vom Ausgang des Systems 100 des Stroms, der Spannung, der Frequenz und/oder der Leistung (Watt) des Ausgangssignals. Das Leistungsmodul 109 verwendet die Signale A und/oder B und E, um die Leistungskennlinie des Systems 100 zu bestimmen.
In einer beispielhaften Ausführungsform bestimmt das Modul 109 den Wirkungsgrad des Systems 100 durch Vergleichen der Eingangsleistung (beispielsweise Watt) mit der Ausgangsleistung (beispielsweise Watt). Zum Beispiel ist der Wirkungsgrad = (Eingangsstrom/Ausgangsleistung) × 100. Dieser Wirkungsgrad ergibt einen Gesamtwirkungsgrad des Schweiß- oder Schneidsystems 100 während des Betriebes. Zusätzlich zum Bestimmen des Wirkungsgrades kann das Leistungsmodul 109 diese Informationen verwenden, um den Gesamtbetrag an Leistung oder Energie zu bestimmen, der durch das System 100 während verschiedener Stufen des Betriebes verwendet wird. Zum Beispiel kann das Leistungsmodul 109 den Energieverbrauch oder die Leistungsaufnahme während Leerlaufperioden und während des Betriebes bestimmen und kann sogar den Energieverbrauch für jeden ausgeführten Schweißvorgang bestimmen. Natürlich kann das Modul 109 den Wirkungsgrad während dieser ähnlichen Betriebs- oder Leerlaufperioden bestimmen. Diese Bestimmungen von Wirkungsgrad und Energieverbrauch können in Echtzeit auf der Grundlage der Echtzeitrückmeldung der Signale bei A und E, B und E oder A und B und E vorgenommen werden. Eine Abtastrate für jedes der Signale sollte ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass genügend Echtzeit-Informationen bereitgestellt werden. Es ist anzumerken, dass, wenn der Wirkungsgrad unter Verwendung des Signals von einem Punkt stromabwärts des Gleichrichters 101 (oder irgend einer Anfangsstufe) bestimmt wird, dann alle Leistungsverluste in dem Gleichrichter 101 bei der Berechnung des Wirkungsgrades berücksichtigt werden sollten. Weil es einige Leistungsverluste in der Anfangsstufe 101 gibt, würden bei einer präzisen Wirkungsgradberechnung alle Verluste berücksichtigt werden. Solche Verluste können unter Verwendung einer Wirkungsgradkurve für die Stufe 101 (die die Form einer Nachschlagetabelle haben kann) berücksichtigt werden, so dass die entsprechenden Verluste bei den richtigen Lastpegeln berücksichtigt werden.
Zusätzlich zum Bestimmen des Wirkungsgrades des Systems 100 kann das Modul 109 auch den Echtzeit-Leistungsfaktor des Systems 100 bestimmten. Es ist allgemein bekannt, dass der Leistungsfaktor eines Systems das Verhältnis von Wirkleistung (Watt) zur Scheinleistung (Volt × Ampere) des Systems 100 ist. Somit kann das Modul 109 die entsprechenden Signalinformationen von A und/oder B verwenden, um den Leistungsfaktor des Systems 100 während verschiedener Betriebsmodi oder während verschiedener Schweißaufträge zu bestimmen. Somit ist das Leistungsfaktorverhältnis = (Wirkleistung (Watt)/Scheinleistung (V × I)) × 100.
Es ist anzumerken, dass Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung in Stromversorgungen verwendet werden können, die entweder ein einphasiges oder ein dreiphasiges Eingangssignal empfangen. Für die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelten in dieser Hinsicht keine Einschränkungen.
Während des Betriebes werden der berechnete Systemwirkungsgrad und/oder das berechnete Leistungsfaktorverhältnis an die Benutzerschnittstelle 113 übermittelt, so dass diese Informationen aktiv auf der Benutzerschnittstelle 113 angezeigt werden. Aufgrund dessen kann ein Benutzer des Systems 100 in Echtzeit den Wirkungsgrad und/oder den Leistungsfaktor des Systems 100 während des Betriebes überwachen. Dies wird weiter unten besprochen. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann das Modul 109 diese Informationen an die Datenspeichervorrichtung 111 senden, um dieser Informationen zu speichern, damit sie zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen werden können. Außerdem kann das Modul 109 in weiteren Ausführungsformen diese Informationen an die Datenverbindungsvorrichtung 115 senden, so dass die Informationen an eine weitere Vorrichtung oder ein weiteres Netzwerk übermittelt werden können, so dass die Informationen räumlich abgesetzt von dem Schweißsystems 100 begutachtet werden können.
Somit kann der Benutzer des Systems 100 während des Betriebes in Echtzeit den Systemwirkungsgrad und/oder den Leistungsfaktor des Systems überwachen. Dadurch kann der Benutzer feststellen, ob das System 100 in einer optimalen Weise verwendet wird oder ob es Probleme oder Anomalien während des Betriebes gibt. Des Weiteren kann der Benutzer dank der Datenspeichervorrichtung 111 gespeicherte Informationen über eine Operation aufrufen, die bereits stattgefunden hat. Zum Beispiel kann die Speichervorrichtung 111 die gesamten Daten einer Operation aufzeichnen sowie Maximal- und Minimalpegel der betrieblichen Kriterien während einer Schweiß- oder Schneidoperation aufzeichnen. Dies erlaubt es dem Benutzer, nachdem eine Operation vollendet ist, den Verlauf einer Schweiß- oder Schneidoperation zu begutachten, um den Maximal- und Minimalwirkungsgrad und/oder den Leistungsfaktor einer bestimmten Schweiß- oder Schneidoperation anzusehen. Des Weiteren kann die Datenspeichervorrichtung auch andere Kriterien bezüglich einer Operation aufzeichnen und speichern, einschließlich beispielsweise des Medians und des Mittels des Wirkungsgrades und des Leistungsfaktors. Es kann praktisch jede beliebige Anzahl statistischer mathematischer Operationen unter Verwendung der erfassten Daten ausgeführt werden, einschließlich Maximum, Minimum, Durchschnitt usw.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform speichern das Leistungsmodul 109 und/oder die Speichervorrichtung 111 Informationen bezüglich der Kosten der Energie (beispielsweise kW/h-Kosten), die durch das System 100 verbraucht wird. Das heißt, wenn das System 100 seinen Strom aus einem Versorgungsnetz bezieht, so kann der Benutzer die Kosten des Netzstroms in das Modul 109 und/oder die Speichervorrichtung 111 über die Benutzerschnittstelle 113 oder die Datenverbindung 115 (beispielsweise über einen Computer) eingeben. Alternativ kann der Benutzer, wenn das System 100 seinen Strom aus einer netzfremden Quelle (Generator usw.) bezieht, die Kosten dieses Stroms eingeben. Außerdem enthält das Modul 109 in einer anderen beispielhaften Ausführungsform einen Uhrzeitnehmer, der das Datum und die Uhrzeit der Operation verfolgt. In solchen Ausführungsformen sind das Modul 109 und/oder die Speichervorrichtung 111 in der Lage, mehrere Stromkostenfaktoren zu speichern, die verschiedenen Betriebsuhrzeiten und -tagen zugewiesen sind. Zum Beispiel ist es bekannt, dass Netzstrom verschiedene Kosten (kW/h) in Abhängigkeit von der Uhrzeit, wann der Stromverbraucht wird, haben kann. Wenn also ein Netzstromanbieter zwei oder mehr verschiedene Stromkosten für einen bestimmten Zeitraum hat, so können diese verschiedenen Kostenfaktoren durch das Modul 109 gespeichert und verwendet werden.
Mit diesen Informationen kann das Modul 109 die Kosten eines Schweiß- oder Schneidprozesses oder -betriebes berechnen, (auf der Benutzerschnittstelle) anzeigen und/oder an eine andere Vorrichtung (über die Datenverbindung 115) übertragen. Das System 100 kann auch die Kosten der Energie anzeigen, die innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums (beispielsweise während eines Tages) verbraucht wird. Zum Beispiel kann die Benutzerschnittstelle 113 die Gesamtkosten der Energie anzeigen, die während eines Tages oder während eines Schweißvorgangs verbraucht wurde, während sie gleichzeitig den Echtzeit-Wirkungsgrad und den Leistungsfaktor des Systems 100 anzeigt.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die Steuereinheit 109 und/oder die Datenspeichervorrichtung 111 Informationen über Netzstromgebühren bezüglich des Verbrauchs während Spitzenzeiten im Vergleich zum Verbrauch außerhalb der Spitzenzeiten, über jahreszeitliche Verbrauchsschwankungen, Energiegebühren und/oder Bedarfsgebühren, und die Steuereinheit 109 kann den Stromverbrauch durch das System 100 relativ zu beliebigen oder allen dieser Energiekostenfaktoren überwachen. Zum Beispiel ist es bekannt, dass Netzstromanbieter nicht nur eine Gebühr für den Verbrauch von Energie (kW/h-Gebühren) berechnen, sondern sie können auch anhand des Bedarfs Kosten in Rechnung stellen. Man bezeichnet dies als eine Bedarfsgebühr, mit der die Sprunghaftigkeit des Verbrauchs von Strom über einen bestimmten Zeitraum (1 Monat) mittels eines Aufschlags in Rechnung gestellt wird. In der Regel nimmt ein Netzstromanbieter, um den „Bedarf” zu überwachen, Momentaufnahmen des Stromverbrauchs in einer Einrichtung in gleichbleibenden Intervallen (beispielsweise alle 15 Minuten), und der höchste Stromverbrauch der Momentaufnahmen bildet die Grundlage für die Berechnung der Bedarfsgebühren. Wenn also zwei verschiedene Einrichtungen genau die gleiche Menge an Strom in einem Monat verbrauchen (beispielsweise 100.000 kW/h), so wird der Einrichtung, die diesen Strom gleichmäßig über den gesamten Zeitraum verbraucht (100.000:30 Tage = 333,33 kW/h pro Tag), weniger in Rechnung gestellt als der Einrichtung, die den Strom sprunghaft verbraucht, weil der zweiten Einrichtung eine höhere Bedarfsgebühr für den Zeitraum entsteht (beispielsweise eine Spitze von 1.000 kW/h an einem bestimmten Tag). Durch Speichern dieser Daten und Überwachen von Stromnutzung und -verbrauch in Echtzeit erlauben Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung es dem Benutzer, den Stromverbrauch im Vergleich zu allen diesen Messgrößen oder Kosten der Netzstromanbieter zu überwachen, um sicherzustellen, dass er den Stromverbrauch optimiert und keine der definierten Stromverbrauchsanforderungen überschreitet. Zum Beispiel kann der Benutzer Stromverbrauchsgrenzwerte oder -messgrößen in das System 100 entweder als Grenzwerte oder als Überwachungspunkte eingeben, und das System 100 kann den tatsächlichen Verbrauch mit den Grenzwerten vergleichen, um dem Benutzer eine präzise Einschätzung des Stromverbrauchs zu vermitteln.
Es ist für einen Benutzer durchaus üblich, verschiedene Schweiß- oder Schneidfunktionen in einem bestimmten Zeitraum durchzuführen. Wenn zum Beispiel das System 100 zum Schweißen verwendet wird, so ist es möglich, dass das System 100 zwei oder mehr verschiedene Schweißoperationen während eines Tages oder während anderer Zeiträume ausführt. Die Schweißoperationen können hinsichtlich Dauer, Last, Energieverbrauch usw. variieren. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erlauben es dem Benutzer, den Wirkungsgrad, den Leistungsfaktor und die Gesamtkosten einer jeden der verschiedenen Schweißoperationen in Echtzeit anzusehen. Diese Informationen können durch einen Benutzer in jeder erdenklichen Weise genutzt werden. Zum Beispiel kann der Benutzer feststellen, dass ein erster Schweißvorgang deutlich weniger kosten würden, wenn er zu einer anderen Tageszeit ausgeführt wird. Des Weiteren kann der Benutzer feststellen, dass ein bestimmter Schweißvorgang einen verringerten Wirkungsgrad des Systems 100 zur Folge hat, so dass der Benutzer einige Variablen des Betriebes ändern kann, um den betrieblichen Wirkungsgrad zu verbessern. Des Weiteren können die Daten für jede gewünschte Zeitdauer gespeichert werden, um das Abrufen von Verlaufsdaten nach Bedarf zu erlauben.
Das Modul 109 kann auf beliebige Weise konstruiert sein und kann auf beliebige Weise implementiert werden, ohne vom Geist und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Leistungsmodul eine digitale Steuereinheit und kann zum Beispiel ein digitaler Signal-Controller der Modellreihe C2000 von der Firma Texas Instruments sein. Natürlich soll dieses Beispiel nicht einschränkend sein, da auch andere Arten von Steuereinheiten verwendet werden können, solange sie in der Lage sind, Funktionen auszuführen, die denen ähnlich sind, die im vorliegenden Text besprochen werden.
Wie in 1 gezeigt, können andere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Signale von den jeweiligen Gleichstrombussen B1 und B2 empfangen. Diese Signale können dafür verwendet werden, den Spannungs- oder Strompegel dieser Busse und zu überwachen und diese Informationen auf der Benutzerschnittstelle 113 anzuzeigen. Zum Beispiel kann das System 100 dafür konfiguriert sein, den ersten Gleichstrombus auf einem festen Pegel (beispielsweise 400 Volt) zu halten, und der Schaltkreis 108 kann diese Spannung überwachen und die detektierte Spannung auf der Schnittstelle 113 anzeigen, ähnlich wie oben beschrieben. So kann der Benutzer feststellen, ob der Bus B1 und/oder der Bus B2 auf einem gewünschten Pegel gehalten werden (eventuell innerhalb eines bestimmten Toleranzpegels), oder ob es signifikante Anomalien oder Transienten in der Busspannung gibt. Des Weiteren können diese zusätzlichen Signale verwendet werden, um die Leistung der Schaltkreise in dem System 100 zu überwachen. Zum Beispiel kann das Modul 109 die Leistung der geregelten Stufe 103 während des Betriebes überwachen und feststellen, ob die Stufe 103 innerhalb eines akzeptablen Betriebsbereichs arbeitet. Wenn das Modul feststellt, dass die Stufe 103 außerhalb eines zuvor festgelegten Betriebsbereichs arbeitet, so kann eine Fehlermeldung auf der Benutzerschnittstelle 113 angezeigt werden. Alternativ kann ein Hinweis „Service angefordert” auf der Benutzerschnittstelle 113 angezeigt werden. Dies kann in ähnlicher Weise auf jeder der Stufen der Stromversorgung ausgeführt werden, einschließlich der ungeregelten Stufe 105 und/oder der Ausgangsstufe 107. In solchen Ausführungsformen sind in dem Modul 109 zuvor festgelegte Leistungsmessgrößen gespeichert, um sie mit der Leistung des Gesamtsystems und/oder einiger oder aller seiner Komponenten zu vergleichen. Wenn der Leistungspegel des Systems 100 und/oder seiner Komponenten unter diesen zuvor festgelegten Pegel abfällt, so wird auf der Benutzerschnittstelle 113 ein Hinweis angezeigt, der den Benutzer alarmiert, das ein Leistungsproblem identifiziert wurde. Somit können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung entweder zuvor festgelegte Leistungsmessgrößen haben, oder Leistungsmessgrößen, die durch den Benutzer eingegeben oder programmiert wurden, mit denen die tatsächliche Leistung während des Betriebes verglichen wird, und wenn detektiert wird, dass die Systemleistung unterhalb der Leistungsmessgröße liegt, so kann das System 100 einen Warnhinweis anzeigen. In einer beispielhaften Ausführungsform überwacht das System 100 den Leistungsfaktor und/oder den Wirkungsgrad des Systems 100 und vergleicht die Echtzeit-Daten mit den zuvor festgelegten Schwellen und gibt an den Benutzer einen Statushinweis aus, wenn die Leistung unter die Leistungsmessgrößen-Pegel abfällt. In einigen Ausführungsformen kann das System 100 einen ersten Warnhinweis anzeigen, wenn die Leistung unter den Schwellenpegel abfällt, um anzugeben, dass die Leistung nicht optimal ist, und kann dann einen zweiten Warnhinweis anzeigen, wenn die Leistung unter einen zweiten Schwellenpegel abfällt, was ein schwerwiegendes Wartungsproblem andeuten kann. Zum Beispiel kann der zweite Warnhinweispegel auf einen Wert eingestellt werden, wenn die Leistung auf unter 90% des ersten Schwellenleistungswertes abfällt. In beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthält die Steuereinheit 109 einen Zeitnehmerschaltkreis, der eine Zeitdauer aller Leistungspegel überwacht, die unter eine Leistungsmessgrößenschwelle abfallen, so dass das Berichten falscher Fehler vermindert werden kann. In einigen Schweißoperationen können Anomalien auftreten, die dazu führen, dass die Leistung des Systems 100 intermittierend unter die Leistungsmessgrößen abfällt, die etwas anderes widerspiegeln als ein beeinträchtigtes System 100. Somit überwacht der Zeitnehmer die Dauer aller Absenkungen unter die Leistungsmessgrößen-Pegel, und wenn der Leistungsabfall unterhalb einer Schwellendauer liegt, so wird kein Fehler gemeldet, und wenn sich der Leistungsabfall über die Schwellendauer hinaus erstreckt, so wird ein Fehler gemeldet.
2 zeigt eine Außenansicht eines beispielhaften Systems 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei das System 100 in einem Gehäuse 207 umschlossen ist. Das System 100 enthält mehrere Eingabebedienelemente 201, die es einen Benutzer erlauben, Schweiß- oder Schneidparameter einzugeben, wie zum Beispiel Spannung, Strom, Drahtzufuhrgeschwindigkeit usw. Diese Bedienelemente 201 werden durch den Benutzer verwendet, um die Parameter einer Schweiß- oder Schneidoperation zu definieren. Ihre Verwendung ist bekannt und wird im vorliegenden Text nicht im Detail beschrieben. Das System 100 hat außerdem mindestens zwei Ausgangspole 203, die den Schweiß- oder Schneidstrom oder das Schweiß- oder Schneidsignal für den Betrieb ausgeben. Diese Pole würden mit Anschlussdrähten gekoppelt werden, wie es allgemein bekannt ist. Wie oben beschrieben, hat das System 100 außerdem eine Benutzerschnittstelle 113 sowie ein Dateneingabepaneel 205. Die Benutzerschnittstelle 113 kann jede Art von Anzeigebildschirm 209 haben, einschließlich beispielsweise LCD, LED usw., der dem Benutzer Informationen anzeigt. Gleichermaßen kann das Dateneingabepaneel 205 von einer beliebigen Art von Paneel sein, das es dem Benutzer erlaubt, Informationen einzugeben und/oder abzufragen, die in dem Datenleistungsmodul 109 gespeichert wurden, einschließlich beispielsweise einer Tastatur, eines berührungsempfindlichen Bildschirms, eines Trackball usw.
Wie oben beschrieben, enthält die Benutzerschnittstelle 113 einen Bildschirm 209, der Informationen aus dem Modul 109 und/oder der Speichervorrichtung 111 anzeigt. Der Bildschirm 209 kann verschiedene Informationen auf verschiedenen Regionen des Displays 209 anzeigen. Wie in 2 gezeigt, zeigt der Bildschirm 209 den Systemleistungsfaktor (98,2%) 211, den Systemwirkungsgrad (95%) 213, die elektrischen Gesamtkosten eines Schweißauftrag ($260,00) 215 und die täglichen elektrischen Kosten des Betriebes ($112,00) 217 an. Der Bildschirm 209 kann auch einen allgemeinen Betriebsstatus des Systems bei 219 anzeigen. Dieser Abschnitt des Anzeigebildschirms vermittelt dem Benutzer einen allgemeinen Betriebsstatus des Systems 100 anhand zuvor festgelegter Betriebsparameter und kann auch Fehler oder Warnhinweise anhand verschiedener detektierter Betriebsparameter anzeigen. Natürlich kann das System 100 auch andere Informationen anzeigen, wie zum Beispiel einen verfügbaren Leistungspegel unterhalb eines bestimmten Bedarfsleistungspegels. Wie oben beschrieben, kann das System 100 mit einem Bedarfsleistungspegel programmiert werden, der nicht überschritten werden darf, und das System 100 kann eine Differenz zwischen Strom, der verbraucht wird, und dem Bedarfsleistungspegel anzeigen, damit ein Benutzer feststellen kann, ob eine bestimmte Operation zu diesem Zeitpunkt ausgeführt werden sollte. Des Weiteren kann das System 100 optimale Verbrauchspläne anhand gewünschter Schweißpläne und Energiekosten anzeigen.
Während des Betriebes kann ein Benutzer das Dateneingabepaneel 205 dafür verwenden, verschiedene Informationen einzugeben, wie zum Beispiel Betriebsparameter, Energiekosten usw., oder kann jegliche Informationen abrufen, die in der Datenspeichervorrichtung 111 bezüglich einer Schweiß- oder Schneidoperation gespeichert sind. Zum Beispiel können die Benutzerschnittstelle 113 und das Dateneingabepaneel 205 dafür verwendet werden, Operationen für das System 100, die durch das System 100 überwacht werden sollen, zu definieren oder zu programmieren. Zum Beispiel kann ein Benutzer einen ein erstes und ein zweites Schweißprofil programmieren, die durch das System 100 ausgeführt werden sollen, so dass das Modul 109 jedes der verschiedenen Schweißprofile überwacht, wenn es implementiert wird, und nach Beendigung der Schweißoperationen an den Benutzer den gewünschten Wirkungsgrad, den gewünschten Leistungsfaktor und/oder die gewünschten Kosteninformationen übermittelt. Auf diese Weise kann ein Benutzer den optimalen Zeitpunkt zum Durchführen der Schweißoperationen bestimmen, um den Gesamtenergieverbrauch und die Gesamtkosten zu optimieren.
3 zeigt ein Netzwerk 300 aus beispielhaften Systemen 100, die alle mit einem Computer-Endgerät 301 und/oder einem Mobilkommunikationsgerät 303 gekoppelt sind, so dass dieselben Informationen, die auf der Benutzerschnittstelle 113 angesehen oder abgefragt werden können, auch über das Endgerät 301 und/oder das Mobilkommunikationsgerät 303 abgefragt werden können. Ein solches System 300 erlaubt es einem Benutzer, die Leistung und betrieblichen Kosten mehrerer Systeme 100 zu einem bestimmten Zeitpunkt zu überwachen, so dass eine Gesamt-Schweiß- oder Schneidoperation von einem einzelnen Ort aus überwacht oder gesteuert werden kann. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht durch die Kommunikationsverfahren zwischen den Systemen 100 und dem Endgerät 301 und/oder Mobilkommunikationsgerät 303 beschränkt. Zum Beispiel können die Komponenten des Systems 300 über Draht-, Ethernet-, Mobilfunk-, öffentliche Drahtlos- oder private Drahtloskommunikationsnetze kommunizieren. Des Weiteren können die Komponenten des Systems über ein Internet-gestütztes Kommunikationsnetz kommunizieren. Beispiele solcher Kommunikationsverfahren und -systeme sind in den US-Patenten Nr. 7,245,875 mit dem Titel „System and Method to Facilitate Wireless Communication in a Welding Environment” und 7,574,172 mit dem Titel „System and Method to Facilitate Wireless Wide Area Communication in a Welding Environment” beschrieben, die beide durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit in den vorliegenden Text aufgenommen werden. Das Mobilgerät 303 kann eine Zusatzsteuerung, ein Mobilkommunikationsgerät, ein Smartphone, ein Tablet-Computer usw. sein.
Somit können das System 300 und der Computer 301 und/oder das Mobilgerät 303 den Betrieb des gesamten Systems 100, wie oben beschrieben, überwachen und steuern, so dass dieselben Informationen in den Geräten 301/303 angezeigt, überwacht und programmiert werden können. Zum Beispiel kann das System 300 so konfigurierten sein, dass die Vorrichtung 301 den Betrieb der Systeme 100 so steuert, dass der Stromverbrauch einer Einrichtung auf der Grundlage der relevanten Bedarfs- und Kostenfaktoren optimiert wird. Beispielsweise können die oben beschriebenen Bedarfsgebühren-Informationen durch den Computer 301 überwacht werden, so dass der Computer verhindert, dass ein programmierter Bedarfswert überschritten wird. In einem solchen Beispiel kann durch einen Benutzer eine Leistungsbedarfsschwelle in den Computer 301 programmiert werden, die einen maximalen Stromverbrauch zu einem jeweiligen Zeitpunkt darstellt, und der Computer 301 überwacht den Stromverbrauch aller Systeme 100 und verhindert den Betrieb eines oder mehrerer der Systeme 100, wenn der Verbrauch dazu führen würde, dass die Bedarfsstromschwelle überschritten wird. Sobald der Stromverbrauch auf einen Pegel abfällt, der genügend unterhalb des Schwellenpegels liegt, erlaubt der Computer 301, dass ein System 100 verwendet wird. Mit einer solchen Systemflexibilität kann ein Benutzer des Systems 300 den Stromverbrauch in einer bestimmten Einrichtung überwachen und steuern, um die optimale Leistung und die finanziellen Implikationen der Nutzung der Schweiß- oder Schneidsysteme 100 zu ermitteln. Das System 300 kann dafür verwendet werden, den Stromverbrauch und das Kostenmanagement für eine Einrichtung oder ein System 300 unter Berücksichtigung aller gewünschten Faktoren zu optimieren.
4 zeigt ein anderes beispielhaftes System 400 der vorliegenden Erfindung. Das System 400 hat ein Stromversorgungssystem 100 der vorliegenden Erfindung, das mit einer Drahtzuführvorrichtung 401 gekoppelt ist, die dafür verwendet wird, eine Drahtelektrode 403 zu einem (nicht gezeigten) Schweißvorgang während des Schweißens zuzuführen. Die Drahtzufuhrgeschwindigkeit eines Schweißvorgangs kann durch die Bedienelemente 402 an der Vorrichtung 401 eingestellt werden, oder die Geschwindigkeit kann durch die Bedienelemente 201 an dem System 100 eingestellt werden. In dem gezeigten System 400 wird die Menge der Drahtelektrode 403, die dem Schweißvorgang zugeführt wird, an das Modul 109 übermittelt und dort verarbeitet, um eine Menge des Drahtes zu bestimmen und aufzeichnen, der einem Schweißvorgang zugeführt wird. Vor dem Schweißen kann ein Benutzer (beispielsweise mittels der Dateneingabevorrichtung 205) die Stückkosten für die verbrauchte Elektrode 403 eingeben, so dass das Modul 109 die Kosten des während eines Schweißvorgangs verbrauchten Drahtes 403 berechnen kann. Zum Beispiel kann ein Benutzer die Kosten des Drahtes 403 als $0,02/Fuß eingeben, und das Modul 109 empfängt Informationen bezüglich der Menge an verbrauchtem Draht 403 und bestimmt die Kosten des Schweißvorgangs, während er stattfindet, und/oder nach seinem Abschluss. Somit können in einigen Ausführungsformen der Erfindung nicht nur die Elektrizitätskosten einer Operation berechnet werden, sondern auch die Elektrizitäts- und die Verbrauchsmaterialkosten können für einen bestimmten Schweißvorgang oder für einen Betriebszeitraum berechnet und angezeigt werden. Somit kann die Benutzerschnittstelle die Gesamtkosten eines Schweißvorgangs (d. h. Elektrizität und Verbrauchsmaterial) anzeigen, aber kann die jeweiligen Kosten auch separat anzeigen, so dass ein Benutzer die Elektrizitäts- und die Verbrauchsmaterialkosten eines Schweißvorgangs in Echtzeit verstehen kann. Die Drahtzuführvorrichtung 401 kann mit dem System 100 über eine verdrahtete Verbindung 405 gekoppelt sein, um den Transfer von Informationen zu erlauben, aber es ist auch eine drahtlose Übertragung möglich.
Zusätzlich zum Bestimmen der Informationen über die betrieblichen Energie- und Drahtkosten können andere beispielhafte Ausführungsformen auch die Schutzgaskosten bestimmen. Es ist bekannt, dass in einigen Schweißoperationen ein Schutzgas verwendet wird, um den Schweißvorgang abzuschirmen. Das heißt, ähnlich den Informationen bezüglich des Drahtes 403 kann ein Benutzer Daten über die Benutzerschnittstelle 113 und/oder die Dateneingabevorrichtung 205 bezüglich der Kosten eines Schutzgases pro Zeiteinheit des Schweißens in das Modul 109 eingeben, so dass das Modul die Kosten von Schutzgas während eines Schweißvorgang bestimmen kann. Zum Beispiel kann ein Benutzer die Kosten von Schutzgas mit $0,05 pro Minute Schweißen bei einem Strömungsdruck von 14 PSI eingeben. Alternativ kann ein Benutzer eine Art von Schutzgas eingeben, und das System 100 enthält eine Nachschlagetabelle mit den entsprechenden Kosteninformationen. Während des Betriebes überwacht das Modul 109 den Zeitbetrag, den der Schweißvorgang fortdauert (unter Verwendung eines Zeitnehmerschaltkreises oder dergleichen), und bestimmt somit die Kosten von Schutzgas. Somit kann das Modul 109 nicht nur die Energiekosten und die Drahtkosten berechnen, sondern es kann auch die Kosten von Schutzgas bestimmen und alle diese Kosten einzeln und als Summe anzeigen. In solchen Ausführungsformen kann ein Benutzer die Gesamtkosten eines Schweißvorgangs bestimmen und diese Informationen zum Optimieren und/oder Verfolgen der Verwendung der Systeme 100 verwenden. Ein solches System kann einem Benutzer auch eine sehr präzise Kostenaufteilung für eine bestimmte Schweiß- oder Schneidoperation präsentieren.
5 ist ein repräsentatives Flussdiagramm einer Operation mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Schritt 501 werden Kosteninformationen in das System 100 eingegeben. Diese können Energiekosteninformationen, Verbrauchsmaterialkosteninformationen und/oder Schutzgaskosteninformationen enthalten. Diese Informationen können entweder über die Dateneingabevorrichtung 205 und/oder über ein räumlich abgesetztes System 301/303 über die Datenverbindung 115 in das System eingegeben. Im nächsten Schritt 503 kann ein Schweißplan oder ein Schweißvorgang in das System 100 eingegeben werden. Dieser kann über ähnliche Verfahren oder über die Bedienelemente 203 eingegeben werden. Alternativ kann der Schweiß- oder Schneidplan bereits in dem Systems 100 installiert und gespeichert worden sein. Dadurch kann dieser Schritt einfach in der Auswahl eines vorprogrammierten Schweißplans enthalten sein. Dann beginnt der Schweiß- oder Schneidprozess bei 505. Während des Betriebes überwacht das Leistungsmodul 109 den Betrieb des Systems 100, einschließlich der Eingangsleistung (Watt) 507, der Scheineingangsleistung (kVA) (V × I) 509 und der Ausgangsleistung (Watt) 511 des Systems 100. Bei Schritt 513 werden diese Informationen verwendet, um den Echtzeit-Leistungsfaktor des Systems zu berechnen, und bei Schritt 515 werden diese Informationen verwendet, um den Wirkungsgrad des Systems zu berechnen. Außerdem werden bei Schritt 517 die Energiekosten berechnet und akkumuliert, so dass die Gesamtstromkosten des Betriebes angezeigt werden, während sie auflaufen. Bei Schritt 519 wird jeder der ermittelten Parameter, d. h. Leistungsfaktor, Wirkungsgrad und Kosten, auf der Benutzerschnittstelle 113 angezeigt, so dass der Benutzer den Status der Schweiß- oder Schneidoperation überwachen kann. Wie oben erläutert, können die Kosten des Betriebes auch die Verbrauchsmaterial- und Schutzgaskosten enthalten (in 5 nicht ausdrücklich gezeigt), die die Eingabe der entsprechenden Kosteninformationen und mindestens der Drahtzufuhrinformationen erfordern würden, um die Menge an verwendetem Verbrauchsmaterial zu bestimmen. Bei Schritt 521 kann der Benutzer des Systems 100 die angezeigten Daten auswerten und die Benutzerschnittstelle 113 verwenden, um einen erreichten Spitzen- und Mindestleistungsfaktor und -wirkungsgrad zu bestimmen. Anhand dieser Informationen kann der Benutzer die Schweiß- oder Schneidoperation in der gewünschten Weise modifizieren, um die betrieblichen Eigenschaften des Betriebes zu verbessern, einschließlich des Änderns der Tageszeit, zu der der Betrieb ausgeführt wird, um die Kosten zu verbessern.
In anderen Ausführungsformen kann das System auf der Grundlage der momentan detektierten Leistungsaufnahme und der damit verknüpften Kostenfaktoren beurteilen, ob ein anderes Schweiß- oder Schneidsystem 100 verwendet werden kann oder nicht.
Wie ebenfalls in 5 gezeigt, findet in einigen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Leistungsauswertungsschritt 523 statt, bei dem der Leistungsfaktor und/oder der Wirkungsgrad mit einem Schwellenleistungspegel verglichen wird, und wenn die Leistung unterhalb des Schwellenpegels liegt, wird bei Schritt 525 ein Warnhinweis an der Benutzerschnittstelle 113 ausgegeben. Der Schwellenpegel kann durch den Hersteller des Systems 100 zuvor festgelegt und in dem Modul 109 voreingestellt sein, oder der oder die Schwellenpegel können durch den Benutzer festgelegt werden. Zum Beispiel kann der Benutzer über die Benutzerschnittstelle 113 und die Dateneingabevorrichtung 205 einen Schwellenwirkungsgradpegel von 90% eingeben, so dass, wenn der Wirkungsgrad des Systems 100 während einer Operation auf unter 90% abfällt, ein Warnhinweis ausgegeben wird.
Des Weiteren kann das System 100/300 in anderen Ausführungsformen dafür konfiguriert sein, Verbrauchsempfehlungen zu erzeugen, um Kosten und Leistung entweder eines einzelnen Systems 100 oder eines Netzwerk aus Systemen 300 zu optimieren. Zum Beispiel kann das System 100/300 den historischen Stromverbrauch für verschiedene Operationen auswerten und einen Betriebsplan für einen bestimmten Zeitraum unter Berücksichtigung von Spitzenzeitgebühren, Normalzeitgebühren, Bedarfsgebühren, Systemwirkungsgraden usw. vorschlagen.
Es ist anzumerken, dass in 1 das Modul 109 als ein einzelnes Modul 109 gezeigt ist und die Datenspeichervorrichtung 111 als eine separate Komponente gezeigt ist. Jedoch sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt, da das Modul 109 auch aus mehreren separaten Komponenten oder Modulen bestehen kann, die die gleichen oder ähnliche Funktionen ausführen. Des Weiteren können das Modul 109 und die Datenspeichervorrichtung 111 integral ausgebildet sein. Es ist außerdem anzumerken, dass die Steuerschaltkreise und die Steuerschaltungen für die Komponenten des Systems 100 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurden. Jedoch ist die Steuerung solcher Schaltkreise allgemein bekannt und braucht im vorliegenden Text nicht im Detail beschrieben zu werden. Des Weiteren wird in Betracht gezogen, dass wenigstens einige der im vorliegenden Text beschriebenen Funktionen des Moduls 109 durch einen Steuerschaltkreis ausgeführt werden kann, der dafür verwendet wird, mindestens einige der Komponenten des Systems zu steuern.
Obgleich die Erfindung insbesondere anhand beispielhafter Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Dem Durchschnittsfachmann leuchtet ein, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Geltungsbereich der Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert sind, abzuweichen.
Bezugszeichenliste

100: Stromversorgung
101: Eingangsgleichrichter
103: geregelte Stufe
105: ungeregelte Stufe
106: Signalverarbeitungsschaltkreis
107: Ausgangsstromkreis
106: Signalverarbeitungsschaltkreis
109: Leistungsüberwachungsmodul
111: Datenspeichervorrichtung
113: Benutzerschnittstelle
115: Datenverbinder
201: Eingabebedienelemente
203: Ausgangspole
205: Dateneingabepaneel
207: Gehäuse
209: Bildschirm
211: Leistungsfaktor
213: Systemwirkungsgrad
215: Schweißauftrag
217: elektrische Kosten des Betriebes
219: Punkt
300: Netzwerk
301: Computer-Endgerät
303: Mobilkommunikationsgerät
400: beispielhaftes System
401: Drahtzuführvorrichtung
402: Bedienelemente
403: Drahtelektrode
405: verdrahtete Verbindung
503: Schritt
505: Schritt
507: Eingangsleistung
509: Scheineingangsleistung
511: Ausgangsleistung
513: Schritt
515: Schritt
517: Schritt
519: Schritt
521: Schritt
523: Schritt
525: Schritt
A: Punkt
B: Punkt
B1: Gleichstrombus
B2: Gleichstrombus
C: Punkt
D: Punkt
E: Punkt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 7245875 [0031]
US 7574172 [0031]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEEE 602.11-kompatible [0015]

Claims

Schweiß- oder Schneidstromversorgung (100), die Folgendes umfasst: ein Gehäuse (207); ein Leistungswandlungsmodul, das sich innerhalb des Gehäuses (207) befindet und das ein Eingangssignal mit einer ersten Spannung, einem ersten Strom und einer ersten Leistung empfängt und das Eingangssignal in ein Ausgangssignal mit einer zweiten Spannung, einem zweiten Strom und einer zweiten Leistung, die von der ersten Spannung, dem ersten Strom bzw. der ersten Leistung verschieden sind, umwandelt, und wobei das Leistungswandlungsmodul das Ausgangssignal in eine Last einspeist; ein Leistungsüberwachungsmodul (109), das sich innerhalb des Gehäuses (207) befindet und elektrisch mit dem Leistungswandlungsmodul gekoppelt ist und das ein Bezugssignal von dem Eingangssignal und ein Bezugssignal von dem Ausgangssignal während des Betriebes des Leistungswandlungsmoduls empfängt und einen Echtzeit-Wirkungsgrad des Leistungswandlungsmoduls durch Vergleichen der ersten Leistung mit der zweiten Leistung während eines Betriebes des Leistungswandlungsmoduls bestimmt; und eine Benutzerschnittstelle (113) und/oder eine Datenverbindungsvorrichtung (115), die mit dem Gehäuse (207) gekoppelt sind, um den bestimmten Echtzeit-Wirkungsgrad an einen Benutzer zu übermitteln.
Stromversorgung nach Anspruch 1, wobei das Leistungswandlungsmodul eine Gleichstromwandlungsstufe umfasst, die das Eingangssignal empfängt und das Eingangssignal modifiziert, um ein Gleichspannungssignal bereitzustellen, bevor das Leistungswandlungsmodul das Ausgangssignal ausgibt, und wobei die Gleichstromwandlungsstufe eine Leistungsfaktorkorrektur an dem Eingangssignal während des Betriebes des Leistungswandlungsmoduls ausführt, und wobei das Leistungsüberwachungsmodul (109) mindestens das Eingangsbezugssignal verwendet, um ein Echtzeit-Leistungsfaktorverhältnis der Gleichstromwandlungsstufe zu bestimmen, und das Echtzeit-Leistungsfaktorverhältnis an die Benutzerschnittstelle (113) und/oder die Datenverbindungsvorrichtung (115) übermittelt wird, um das Leistungsfaktorverhältnis an den Benutzer zu übermitteln.
Schweiß- oder Schneidstromversorgung (100), die Folgendes umfasst: ein Gehäuse (207); eine Gleichstromwandlungsstufe, die sich innerhalb des Gehäuses (207) befindet und ein Eingangssignal mit einer ersten Spannung, einem ersten Strom und einer ersten Leistung empfängt und das Eingangssignal in ein Gleichstromausgangssignal mit einer festen Gleichspannung umwandelt, wobei die Gleichstromwandlungsstufe eine Leistungsfaktorkorrekturfunktion an dem Eingangssignal ausführt; eine Ausgangsstufe, die das Gleichstromausgangssignal empfängt und ein Ausgangssignal mit einem Ausgangsspannung, einem Ausgangsstrom und einer Ausgangsleistung, die von der ersten Spannung, dem ersten Strom bzw. der ersten Leistung verschieden sind, ausgibt, und das Ausgangssignal in eine Last eingespeist wird; ein Leistungsüberwachungsmodul (109), das sich innerhalb des Gehäuses (207) befindet und elektrisch mit der Gleichstromwandlungsstufe gekoppelt ist und ein Bezugssignal von dem Eingangssignal empfängt und ein Echtzeit-Leistungsfaktorverhältnis der Gleichstromwandlungsstufe während eines Betriebes der Gleichstromwandlungsstufe bestimmt; und eine Benutzerschnittstelle (113) und/oder eine Datenverbindungsvorrichtung (115), die mit dem Gehäuse (207) gekoppelt sind, um das bestimmte Echtzeit-Leistungsfaktorverhältnis an einen Benutzer zu übermitteln.
Stromversorgung nach Anspruch 3, wobei das Leistungsüberwachungsmodul einen Echtzeit-Wirkungsgrad während des Betriebes durch Vergleichen der ersten Leistung mit der Ausgangsleistung bestimmt und der Echtzeit-Wirkungsgrad an die Benutzerschnittstelle und/oder die Datenverbindungsvorrichtung übermittelt wird.
Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Leistungsüberwachungsmodul (109) einen Gesamtbetrag und/oder ein Maximum und/oder einen Durchschnitt der Menge der Eingangsleistung bestimmt, die während des Betriebes des Leistungswandlungsmoduls verwendet wird bzw. für den Betrieb der Gleichstromwandlungsstufe verwendet wird.
Stromversorgung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Benutzerschnittstellen das Echtzeit-Leistungsfaktorverhältnis oder den Echtzeit-Wirkungsgrad für eine Dauer des Betriebes anzeigt.
Stromversorgung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das Leistungsüberwachungsmodul (109) ein Maximum und/oder ein Minimum und/oder einen Durchschnitt des Leistungsfaktorverhältnisses für den Betrieb bestimmt.
Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die des Weiteren eine Datenspeichervorrichtung umfasst, die mit dem Leistungsüberwachungsmodul gekoppelt ist und das bestimmte Echtzeit-Leistungsfaktorverhältnis empfängt und das Echtzeit-Leistungsfaktorverhältnis für den Betrieb aufzeichnet und/oder den bestimmten Echtzeit-Wirkungsgrad empfängt und den Echtzeit-Wirkungsgrad für den Betrieb aufzeichnet.
Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Leistungsüberwachungsmodul die Eingangsleistung und/oder die Ausgangsleistung oder das Eingangsbezugssignal und/oder das Ausgangsbezugssignal verwendet, um die Kosten des Betriebes zu bestimmen, wobei die Kosten des Betriebes die Kosten der Eingangsleistung und/oder die Kosten eines während des Betriebes verwendeten Verbrauchsmaterials enthalten.
Stromversorgung nach Anspruch 9, wobei die Kosten des Betriebes an die Benutzerschnittstelle (113) und/oder die Datenverbindungsvorrichtung (115) übermittelt werden.
Stromversorgung nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Kosten des Betriebes die Gesamtkosten des Betriebes das Leistungswandlungsmoduls und/oder der Stromversorgung über einen bestimmten Zeitraum sind.
Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der bestimmte Echtzeit-Wirkungsgrad, das bestimmte Echtzeit-Leistungsfaktorverhältnis und die Kosten des Betriebes an die Benutzerschnittstelle und/oder die Datenverbindungsvorrichtung übermittelt werden, um durch den Benutzer während des Betriebes überwacht zu werden.
Energiemanagementsystem, das Folgendes umfasst: ein Steuerungssystem; mindestens eine Stromversorgung (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die mit dem Steuerungssystem gekoppelt ist, so dass die Stromversorgung mit dem Steuerungssystem kommuniziert und das Steuerungssystem mit der Stromversorgung (100) kommuniziert, wobei die Stromversorgung (100) Folgendes umfasst: eine Gleichstromwandlungsstufe, die ein Eingangssignal mit einer ersten Spannung, einem ersten Strom und einer ersten Leistung empfängt und das Eingangssignal in ein erstes Ausgangssignal mit einer zweiten Spannung, einem zweiten Strom und einer zweiten Leistung umwandelt, wobei die Gleichstromwandlungsstufe eine Leistungsfaktorkorrekturfunktion an dem Eingangssignal ausführt; einen Ausgangsstromkreis, der das erste Ausgangssignal empfängt und ein zweites Ausgangssignal mit einer dritten Spannung, einem dritten Strom und einer dritten Leistung ausgibt und der das zweite Ausgangssignal in eine Last einspeist; ein Leistungsüberwachungsmodul (109), das ein Bezugssignal von dem Eingangssignal und ein Bezugssignal von dem zweiten Ausgangssignal während des Betriebes der Stromversorgung (100) empfängt und einen Echtzeit-Wirkungsgrad der Stromversorgung (100) durch Vergleichen der ersten Leistung mit der dritten Leistung während des Betriebes des Leistungswandlungsmoduls und/oder ein Leistungsfaktorverhältnis der Gleichstromwandlungsstufe bestimmt; und eine Datenverbindungsvorrichtung (115) zum Koppeln der Stromversorgung (100) mit dem Steuerungssystem, wobei das Steuerungssystem den bestimmten Echtzeit-Wirkungsgrad und/oder das bestimmte Leistungsfaktorverhältnis und/oder die erste Leistung von der Stromversorgung und das Steuerungssystem einen Betrieb der Stromversorgung auf der Grundlage des empfangenen Echtzeit-Wirkungsgrades, des empfangenen Leistungsfaktorverhältnisses oder der ersten empfangenen Leistung steuert.
Energiemanagementsystem, das Folgendes umfasst: ein Steuerungssystem; mehrere Stromversorgungen (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die mit dem Steuerungssystem gekoppelt sind, so dass jede der Stromversorgungen (100) mit dem Steuerungssystem kommuniziert und das Steuerungssystem mit jeder der Stromversorgungen (100) kommuniziert, wobei jede der Stromversorgungen (100) Folgendes umfasst: eine Leistungswandlungsstufe, die ein Eingangssignal mit einer ersten Spannung, einem ersten Strom und einer ersten Leistung empfängt und das Eingangssignal in ein Ausgangssignal mit einer zweiten Spannung, einem zweiten Strom und einer zweiten Leistung umwandelt, wobei das Ausgangssignal in eine Last eingespeist wird; ein Leistungsüberwachungsmodul (109), das ein Bezugssignal von dem Eingangssignal und/oder ein Bezugssignal von dem zweiten Ausgangssignal während des Betriebes der Stromversorgung empfängt und einen Stromsverbrauch der Stromversorgung während des Betriebes des Leistungswandlungsmoduls bestimmt; und eine Datenverbindungsvorrichtung zum Koppeln der Stromversorgung (100) mit dem Steuerungssystem und zum Übermitteln eines Stromsverbrauchsbezugssignals an das Steuerungssystem, wobei das Steuerungssystem das Stromverbrauchsbezugssignal von jeder der Stromversorgungen (100) empfängt und einen Gesamtstromverbrauch für mindestens einige der Stromversorgungen bestimmt, und wobei das Steuerungssystem den Gesamtstromverbrauch mit einer Netzstrombedarfsgebührenschwelle vergleicht und eine Rückmeldung über den Vergleichs an einen Benutzer übermittelt.